CN102316566A

CN102316566A - 一种降低lte基站电能损耗的方法及装置

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Publication number: CN102316566A
Application number: CN201110296719A
Authority: CN
Inventors: 闫鹏周; 陈继勋; 曲薇嘉; 陈佳
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2031-09-27
Also published as: CN102316566B

Abstract

本发明公开了一种降低LTE基站电能损耗的方法及装置，所述方法包括以下步骤：获取当前时刻实际的物理资源块PRB利用率M2(T)，以及估算关闭一个子帧后PRB利用率M3(T)；当所述M2(T)大于等于预先设定的第一门限值A时，打开一个下行子帧；当所述M3(T)小于等于预先设定的第二门限值B时，关闭一个下行子帧；其中，A≥B。本发明根据目前业务量大小，动态的、实时的对下行子帧进行打开或关闭，能够将业务数据集中调度在某几个子帧上，将其他空闲出来没有有用信号的符号对应的射频通道和功放进行关闭或者降低发射功率，达到节省电能的目的。

Description

一种降低LTE基站电能损耗的方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通讯技术领域，特别是涉及长期演进(Long TermEvolution，LTE)无线通讯系统中通过动态关闭基站(Base Station，BS)的功放(Power Amplifier，PA)降低LTE基站电能损耗的方法及装置。

背景技术

随着移动通信迅速发展，LTE移动通讯技术越来越受到通讯行业的关注，而LTE系统基站功耗效率问题，又是当今节约型社会的重要关注点。

基站系统下行链路构成如图1所示：基带子系统101对来自核心网的数据进行调度、调制等处理；中频处理模块102完成对基带子系统101送来的数字信号数字滤波、上变频等处理；DPD(Digital Predistortion：数字预失真)模块104完成对中频处理模块102送来的变频后的数字信号的削峰和DPD处理后；DAC(Digital-to-Analog Converter，数字模拟转化器)模块105完成对数字信号的数字模拟转化；射频链路106完成对模拟信号的模拟变频处理；PA107对模拟射频信号进行功率放大；射频系统控制模块103完成对射频系统各个单元的控制。

功率放大器是通信系统基站设备功耗较大的器件之一，有效提升功放的效率，是降低功放功耗，提升基站整体效率的有效手段。

LTE系统的帧结构如图2所示，LTE系统一个无线帧为10ms，每个无线帧由10个无线子帧构成，每个无线子帧为1ms，每个无线子帧在Normal CP(Cyclic Prefix，循环前缀)情况下，由14个符号构成，在Extend CP情况下，由12个符号构成。下行子帧承载的内容包括：RS(Reference Signal，参考信号)、PBCH(Physical Broadcast Channel，物理广播信道)、PSCH(PrimarySynchronization Channel，主同步信道)、S SCH(Secondary Synchronizationchannel，辅同步信号)、控制信道、PDSCH(Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道)等。其中，控制信道包括：PCFICH(Physical Control FormatIndicator Channel，物理控制格式指示信道)、PHICH(Physical Hybrid ARQIndicator Channel，物理HARQ指示信道)、PDCCH(Physical Downlink ControlChannel，物理下行控制信道)。

RS在时域分布位置和CP类型、下行天线数有关系。normal CP情况下，单天线和双天线时：RS固定分布在每个子帧的符号0、符号4、符号7、符号11上；normal CP情况下，四天线时：天线0和天线1的RS固定分布在每个子帧的符号0、符号4、符号7、符号11上。天线2和天线3的RS固定分布在每个子帧的符号1和符号8上。extend CP情况下，单天线和双天线时，RS固定分布在符号0、符号3、符号6、符号10上。extend CP情况下，四天线时，天线0和天线1的RS固定分布在符号0、符号3、符号6、符号10上，天线2和天线3的RS固定分布在符号1、符号7上。

PBCCH(Packet Broadcast Control Channel，分组广播控制信道)固定分布在每个无线帧的第0子帧的符号7、符号8、符号9、符号10上。

PSCH固定分布在每无线帧的子帧0的符号6和子帧5的符号6；SSCH固定分布在每无线帧的子帧0的符号5和子帧5的符号5。

控制信道在时域分布位置和CFI(Control Format Indicator格式控制指示器)有关系，当CFI＝1时，控制信道固定分布在每个子帧的符号0；CFI＝2时，控制信道固定分布在每个子帧的符号0，符号1；CFI＝3时，控制信道固定分布在每个子帧的符号0、符号1、符号2；CFI＝4时，控制信道固定分布在每个子帧的符号0、符号1、符号2、符号3、符号4。

PDSCH信道上承载实际的数据信息，被调度器动态调度分配在没有被控制信道占用的子帧的没有被RS、SSCH、PSCH、PBCCH信道占用的RB上。

当业务量较低时，会有大量的子帧上不承载有用信号或者承载的有用信号占用的RB(Resource Block，资源块)数目很少，目前通信系统中功放一般功率放大器恒定打开的方式，这种功放控制的弊端在于功放效率低下，电能浪费严重。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低LTE基站电能损耗的方法及装置，用以解决现有技术功率放大器恒定打开造成功放效率低、电能浪费严重的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种降低LTE基站电能损耗的方法，所述方法包括以下步骤：

获取当前时刻实际的物理资源块PRB利用率M2(T)，以及估算关闭一个子帧后的PRB利用率M3(T)；

当所述M2(T)大于等于预先设定的第一门限值A时，打开一个下行子帧；当所述M3(T)小于等于预先设定的第二门限值B时，关闭一个下行子帧；其中，A≥B。

进一步，通过以下公式获取M2(T)和M3(T)：

M2(T)＝M1(T)/P2(T)；M3(T)＝M1(T)/P3(T)；

其中，M1(T)为统计周期T内的已经使用的资源块RB总数，P2(T)为除去已经关闭的子帧之后，统计周期内可用RB总数，P3(T)为除去已经关闭的子帧和假设再关闭一个子帧之后，统计周期内可用RB总数。

进一步，当打开一个下行子帧时，将待分配的数据调度到该子帧上；当关闭一个下行子帧时，将该子帧的数据调度到不关闭的子帧上。

进一步，打开或关闭一个下行子帧，具体包括：

在基带侧确定待打开或关闭的子帧；

在射频控制侧确定待打开或关闭子帧中需要打开或关闭的符号；

打开或关闭所述符号。

进一步，当打开一个下行子帧时，先打开射频，再打开基带；当关闭一个下行关子帧时，先关闭基带，再关闭射频。

进一步，关闭一个下行子帧，具体为关闭该子帧需要关闭的符号对应的功放，或关闭该子帧需要关闭的符号对应的射频通道，或降低该子帧需要关闭的符号对应的功放发射功率。

另一方面，本发明还提供一种降低LTE基站电能损耗的装置，所述装置包括：

PRB占用率测量模块，用于获取当前时刻实际的物理资源块PRB利用率M2(T)，以及估算关闭一个子帧后PRB利用率M3(T)；

处理模块，用于当所述M2(T)大于等于预先设定的第一门限值A时，打开一个下行子帧；当所述M3(T)小于等于预先设定的第二门限值B时，关闭一个下行子帧；其中，A≥B。

进一步，所述PRB占用率测量模块通过以下公式获取M2(T)、M3(T)：

M2(T)＝M1(T)/P2(T)；M3(T)＝M1(T)/P3(T)；

其中，M1(T)为统计周期T内的已经使用的RB总数，P2(T)为除去已经关闭的子帧之后，统计周期内可用RB总数，P3(T)为除去已经关闭的子帧和假设再关闭一个子帧之后，统计周期内可用RB总数。

进一步，所述处理模块进一步包括：

下行调度子模块，用于当打开一个下行子帧时，将待分配的数据调度到该子帧上；当关闭一个下行子帧时，将该子帧的数据调度到不关闭的子帧上。

进一步，所述处理模块进一步包括：

子帧关断决策子模块，用于在基带侧确定待打开或关闭的子帧；

符号关断决策子模块，用于在射频控制侧确定待打开或关闭子帧中需要打开或关闭的符号；

符号关断执行子模块，用于对打开或关闭所述符号。

本发明有益效果如下：

本发明根据目前业务量大小，动态的、实时的对下行子帧符号进行打开或关闭，能够将业务数据集中调度在某几个子帧上，将其他空闲出来没有有用信号的符号对应的射频通道和功放进行关闭或者降低发射功率，达到节省电能的目的。

附图说明

图1是现有技术中基站系统下行链路构成的示意图；

图2是现有技术中LTE系统的帧结构示意图；

图3是本发明实施例中一种降低LTE基站电能损耗的方法的流程图；

图4是本发明实施例中一种降低LTE基站电能损耗的装置的结构示意图；

图5是本发明实施例中一种LTE符号关断节能的流程图。

具体实施方式

为了解决现有技术功率放大器恒定打开造成功放效率低、电能浪费严重的问题，本发明提供了一种降低LTE基站电能损耗的方法及装置，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图3所示，本发明实施例涉及一种降低LTE基站电能损耗的方法，包括以下步骤：

步骤S101，获取当前时刻实际的物理资源块PRB(Physical Resource Block，物理资源块)利用率M2(T)，以及估算关闭一个子帧后PRB利用率M3(T)。

本步骤中，计算两个PRB占用率，一个是当前时刻实际的PRB利用率M2(T)，另一个为估算的关闭一个子帧后PRB利用率M3(T)。M2(T)的计算公式为：M2(T)＝M1(T)/P2(T)，其中M1(T)为统计周期T(T值可以预先配置)内的已经使用的RB总数，P2(T)为除去已经关闭的子帧之后，统计周期内可用RB总数。M3(T)的计算公式为：M3(T)＝M1(T)/P3(T)，其中M1(T)为统计周期T内的已经使用的RB总数，P3(T)为除去已经关闭的子帧和假设再关闭一个子帧之后，统计周期内可用RB总数。

步骤S102，当所述M2(T)大于等于预先设定的第一门限值A时，打开一个下行子帧；当所述M3(T)小于等于预先设定的第二门限值B时，关闭一个下行子帧；其中，A≥B。

本步骤中，在上一步骤得到M2(T)和M3(T)的大小之后，分别和系统预先设置的第一门限值A、第二门限值B(A≥B)进行对比，判断是再开一个子帧，还是再关一个子帧。当M2(T)≥A时，再打开一个下行子帧，当M3(T)≤B时，关闭一个下行子帧。由步骤S101中M2(T)、M3(T)的计算公式可以看出，M2(T)＜M3(T)，而A≥B，所以，比较结果只能出现要么M2(T)≥A，要么M3(T)≤B，而不会出现其它比对结果。根据经验或者多次试验，设置合适的A、B数值，可以有效防止子帧频繁的打开或关闭。

当关闭一个下行子帧时，需要先将该子帧上的数据调动到其它没有关闭的子帧上，当打开一个下行子帧后，需要将待分配的数据调度到该子帧上。

另外，本步骤中还需要在基带侧确定哪些子帧可以关闭，哪些子帧不能关闭。对于不能关闭的子帧，则该子帧的所有符号都不能关闭。对于能关闭的子帧，则根据CP类型、天线数、CFI大小判断各个天线上哪些符号可以关闭，哪些符号不能关闭。其中，在射频控制侧确定具体哪些符合可以关闭，哪些符号不可以关闭。判断哪些子帧是否可以关闭，以及判断哪些符号是否可以关闭，是依据3GPP协议进行判断的，由于3GPP协议是公开协议，因此本发明不再详细描述，只通过以下举例进行简要说明。

RS在时域分布位置和CP类型下行天线数有关系。normal CP情况下，单天线和双天线时：RS固定分布在每个子帧的符号0、符号4、符号7符号11上；normal CP情况下，四天线时：天线0和天线1的RS固定分布在每个子帧的符号0、符号4、符号7、符号11上。天线2和天线3的RS固定分布在每个子帧的符号1和符号8上。extend CP情况下，单天线和双天线时，RS固定分布在符号0、符号3、符号6、符号10上。extend CP情况下，四天线时，天线0和天线1的RS固定分布在符号0、符号3、符号6、符号10上，天线2和天线3的RS固定分布在符号1、符号7上。

PBCCH固定分布在每个无线帧的第0子帧的符号7、符号8、符号9、符号10上。

根据CP类型产生和基带子系统符号严格对应的功放开关时序关系；以及结合需要打开或关闭的子帧及其符号，控制功放打开或者关断；在控制功放进行打开、关闭的同时，控制DPD模块进行不暂停(no halt)或暂停(halt)处理，避免引起DPD模块报警。

需要说明的是，本实施例关闭一个下行子帧时，并不限定于只关闭该子帧待关闭符号对应的功放，也可以扩展到关闭该子帧待关闭符号对应的射频通道，或者降低该子帧待关闭符号对应的功放发射功率等。另外，当打开子帧时，先打开射频，再打开基带；当关闭关子帧时，先关闭基带，再关闭射频。

另外，如图4所示，本发明还涉及一种实现上述方法的降低LTE基站电能损耗的装置，包括：

PRB占用率测量模块20，用于获取当前时刻实际的物理资源块PRB利用率M2(T)，以及估算关闭一个子帧后PRB利用率M3(T)；

PRB占用率测量模块20计算两个PRB占用率，一个是当前时刻实际的PRB利用率M2(T)，另一个为估算的关闭一个子帧后PRB利用率M3(T)。M2(T)的计算公式为：M2(T)＝M1(T)/P2(T)，其中M1(T)为统计周期T(T值后台可以配置)内的已经使用的RB总数，P2(T)为除去已经关闭的子帧之后，统计周期内可用RB总数。M3(T)的计算公式为：M3(T)＝M1(T)/P3(T)，其中M1(T)为统计周期T内的已经使用的RB总数，P3(T)为除去已经关闭的子帧和假设再关闭一个子帧之后，统计周期内可用RB总数。

处理模块30，用于当所述M2(T)大于等于预先设定的第一门限值A时，打开一个下行子帧，即打开该子帧上所有符号；当所述M3(T)小于等于预先设定的第二门限值B时，关闭一个下行子帧。由于并非子帧上的所有符号都可以关闭，因此只关闭该子帧上能关闭的符号；其中，A≥B。

为达更佳技术效果，处理模块30进一步包括：

子帧关断决策子模块301，根据PRB占用率测量模块20统计的M2(T)和M3(T)的大小，分别和系统预先设置的第一门限值A和第二门限值B(A≥B)进行对比，判断是再开一个子帧，还是再关一个子帧。当M2(T)≥A时，判定再打开一个下行子帧，并确定具体打开的下行子帧，当M3(T)≤B时，判定关闭一个下行子帧，并确定具体关闭的下行子帧。

下行调度子模块302，根据子帧关断决策子模块301决策的结果，将即将要关闭的子帧数据调度到不关闭的子帧上去；或者，当打开一个下行子帧时，将待分配的数据调度到该子帧上。

下行物理层子模块303，完成对正常数据的纠错、调制、编码，并按照下行调度子模块302下行调度的要求完成RE(Resource Element，资源元素)映射等处理。

符号关断决策子模块304，根据子帧关断决策子模块301提供的决策信息，首先获取哪些子帧可以关闭，哪些子帧不能关闭。对于不能关闭的子帧，则该子帧的所有符号都需要打开。对于能关闭的子帧，则根据CP类型、天线数、CFI大小判断各个天线上哪些符号可以关闭，哪些符号不能关闭。

符号关断执行子模块305，根据CP类型产生和基带子系统符号严格对应的功放开关时序关系；根据符号关断决策子模块304提供的处理信息，控制功放关断或者打开；在控制功放进行打开、关闭的同时，控制DPD模块进行暂停(halt)或不暂停(no halt)处理，避免引起DPD模块报警。

在需要关闭一个子帧时，下行调度子模块302要首先控制下行物理层子模块303完成对对应子帧的基带数据关闭，然后符号关断执行子模块305按照符号关断决策子模块304提供的处理信息，完成对功放的关闭。

子帧关断决策子模块301和符号关断决策子模块304分别位于基带侧和射频侧，能有效的减少基带子系统和射频子系统之间的数据交互，符合分布式控制原理。

为更加清楚地说明上述各模块的功能和处理流程，以下以一个具体实例进行详细说明：

如图5所示，本发明实施例符号动态关闭功放流程如下：

PRB占用率测量模块20，该模块计算两个PRB占用率，一个是当前时刻实际的PRB利用率M2(T)，另一个为估算的关闭一个子帧后PRB利用率M3(T)。M2(T)的计算公式为：M2(T)＝M1(T)/P2(T)，其中M1(T)为统计周期T内的已经使用的RB总数，P2(T)为除去功放已经关闭的子帧之后，统计周期内可用RB总数。M3(T)的计算公式为：M3(T)＝M1(T)/P3(T)，其中M1(T)为统计周期T内的已经使用的RB总数，P3(T)为除去功放已经关闭的子帧和假设再关闭一个子帧之后，统计周期内可用RB总数。PRB占用率测量模块20计算得到M2(T)、M3(T)后，通过401消息通知子帧关断决策子模块301。

子帧关断决策子模块301，根据401消息送来的M2(T)和M3(T)值，判断是再开一个子帧，还是再关一个子帧，以及确定开或者关具体那个子帧。当M2(T)≥A(设A＝70％)时，判定打开一个下行子帧；M3(T)≤B(设B＝50％)时，判定关闭一个下行子帧。

子帧关断决策子模块301决策完要关闭或者打开的子帧后，发402消息给下行调度子模块302。

如果301决策模块判断需要再关闭子帧，假设要关闭子帧9，则按照如下步骤进行：

下行调度子模块302根据402消息，将子帧9的数据调度到子帧0～子帧8上，并通过403消息控制下行物理层子模块303执行。下行物理层子模块303执行完毕后，向下行调度子模块302反馈404消息，告知执行结果。下行调度子模块302向子帧关断决策子模块301发送405消息，告知下行调度子模块302和下行物理层子模块303的执行结果。

在子帧关断决策子模块301收到405消息后，确认下行调度子模块302和下行物理层子模块303已经按照决策结果将子帧9上的数据调度到子帧0～子帧8上后，将通过406消息通知符号关断决策子模块304要关闭子帧9。

符号关断决策子模块304判断子帧9哪些符号可以关闭，哪些符号不能关闭。比如目前系统是normal CP，两天线，CFI＝1，那么符号0，符号4、符号7、符号11不能关闭，其余符号可以关闭，并通过407消息控制符号关断执行子模块305执行关断操作。

符号关断执行子模块305根据时序关系和407消息携带的信息，在子帧9的符号1、符号5、符号8、符号12开始时刻关闭功放，同时对DPD模块进行halt(暂停)处理；在符号0、符号4、符号7、符号11开始前t微秒(t≥功放打开所需时间)并对DPD进行not halt(不暂停)处理。符号关断执行子模块305执行完毕后，通过408消息向符号关断决策子模块304反馈执行结果。符号关断决策子模块304通过409消息向子帧关断决策子模块301反馈执行结果。子帧关断决策子模块301通过410消息向PRB占用率测量模块20反馈执行结果。

PRB占用率测量模块20收到410消息后，确认基带子系统和射频子系统已经按照统计结果完成了操作，重新计算M2(T)和M3(T)。

如果子帧关断决策子模块301得到的决策结果是需要再打开一个下行子帧，本实施例假设打开子帧9，按照如下步骤进行：

子帧关断决策子模块301首先通过406消息，通知符号关断决策子模块304要打开子帧9。

符号关断决策子模块304收到406消息后，通过407消息控制符号关断执行子模块305把子帧9对应的所有符号打开。符号关断执行子模块305执行完毕后，通过408消息向符号关断决策子模块304反馈执行结果。符号关断决策子模块304通过409消息向子帧关断决策子模块301反馈执行结果。

子帧关断决策子模块301收到409消息后，确认射频子系统已经完成了对子帧9的打开操作，则通过402消息通知下行调度子模块302，可以将待分配的数据调度到子帧9上，并通过403消息控制下行物理层子模块303执行。下行物理层子模块303执行完毕后，向下行调度子模块302反馈404消息，告知执行结果。下行调度子模块302向子帧关断决策子模块301发送405消息，告知下行调度子模块302和下行物理层子模块303的执行结果。子帧关断决策子模块301通过410消息向PRB占用率测量模块20反馈执行结果。

由上述实施例可以看出，本发明根据目前业务量大小，动态的、实时的对下行子帧进行打开或关闭，能够将业务数据集中调度在某几个子帧上，将其他空闲出来没有有用信号的符号对应的射频通道和功放进行关闭或者降低发射功率，达到节省电能的目的。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims

1.一种降低LTE基站电能损耗的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的降低LTE基站电能损耗的方法，其特征在于，通过以下公式获取M2(T)和M3(T)：

M2(T)＝M1(T)/P2(T)；M3(T)＝M1(T)/P3(T)；

3.如权利要求1或2所述的降低LTE基站电能损耗的方法，其特征在于，当打开一个下行子帧时，将待分配的数据调度到该子帧上；当关闭一个下行子帧时，将该子帧的数据调度到不关闭的子帧上。

4.如权利要求1所述的降低LTE基站电能损耗的方法，其特征在于，打开或关闭一个下行子帧，具体包括：

在基带侧确定待打开或关闭的子帧；

在射频侧确定待打开或关闭子帧中需要打开或关闭的符号；

打开或关闭所述符号。

5.如权利要求1所述的降低LTE基站电能损耗的方法，其特征在于，当打开一个下行子帧时，先打开射频，再打开基带；当关闭一个下行关子帧时，先关闭基带，再关闭射频。

6.如权利要求1所述的降低LTE基站电能损耗的方法，其特征在于，关闭一个下行子帧，具体为关闭该子帧需要关闭的符号对应的功放，或关闭该子帧需要关闭的符号对应的射频通道，或降低该子帧需要关闭的符号对应的功放发射功率。

7.一种降低LTE基站电能损耗的装置，其特征在于，所述装置包括：

8.如权利要求7所述的降低LTE基站电能损耗的装置，其特征在于，所述PRB占用率测量模块通过以下公式获取M2(T)、M3(T)：

M2(T)＝M1(T)/P2(T)；M3(T)＝M1(T)/P3(T)；

9.如权利要求7或8所述的降低LTE基站电能损耗的装置，其特征在于，所述处理模块进一步包括：

10.如权利要求7所述的降低LTE基站电能损耗的装置，其特征在于，所述处理模块进一步包括：

符号关断决策子模块，用于在射频侧确定待打开或关闭子帧中需要打开或关闭的符号；

符号关断执行子模块，用于对打开或关闭所述符号。